串聯(lián)諧振單相全橋逆變器常用控制方法的研究
摘要:討論了幾種常用的串聯(lián)諧振單相全橋逆變器的功率和頻率控制方法,比較了各種方法的優(yōu)缺點,同時對脈寬加頻率調(diào)制的方法進行了較深入的討論。 關鍵詞:調(diào)幅控制;脈沖頻率調(diào)制;脈沖密度調(diào)制;諧振脈沖寬度調(diào)制;脈寬加頻率調(diào)制ResearchonControlMethodsof
隨著可自關斷電力電子器件的發(fā)展,串聯(lián)諧振逆變電路獲得越來越多的應用,各種適合于串聯(lián)諧振逆變電路的控制方法不斷出現(xiàn)。本文對常用的調(diào)幅控制、脈沖頻率調(diào)制、脈沖密度調(diào)制以及諧振脈沖寬度調(diào)制等控制方法進行了討論和比較。特別對脈寬加頻率調(diào)制的控制方法進行了較詳細的分析。 2串聯(lián)諧振逆變器基本結(jié)構 串聯(lián)諧振逆變器的基本原理圖如圖1所示。它包括直流電壓源,和由開關S1~S4組成的逆變橋及由R、L、C組成的串聯(lián)諧振負載。其中開關S1~S4可選用IGBT、SIT、MOSFET、SITH等具有自關斷能力的電力半導體器件。逆變器為單相全橋電路,其控制方法是同一橋臂的兩個開關管的驅(qū)動信號是互補的,斜對角的兩個開關是同時開通與關斷的。 3串聯(lián)諧振逆變器的控制方法 3.1調(diào)幅控制(PAM)方法 調(diào)幅控制方法是通過調(diào)節(jié)直流電壓源輸出(逆變器輸入)電壓Ud(可以用移相調(diào)壓電路,也可以用斬波調(diào)壓電路加電感和電容組成的濾波電路,來實現(xiàn)調(diào)節(jié)輸出功率的目的。即逆變器的輸出功率通過輸入電壓調(diào)節(jié),由鎖相環(huán)(PLL)完成電流和電壓之間的相位控制,以保證較大的功率因數(shù)輸出。 這種方法的優(yōu)點是控制簡單易行,缺點是電路結(jié)構復雜,體積較大。 3.2脈沖頻率調(diào)制(PFM)方法 脈沖頻率調(diào)制方法是通過改變逆變器的工作頻率,
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從串聯(lián)諧振負載的阻抗特性|Z|= 可知,串聯(lián)諧振負載的阻抗隨著逆變器的工作頻率(f)的變化而變化。對于一個恒定的輸出電壓,當工作頻率與負載諧振頻率偏差越大時,輸出阻抗就越高,因此輸出功率就越小,反之亦然。 脈沖頻率調(diào)制方法的主要缺點是工作頻率在功率調(diào)節(jié)過程中不斷變化,導致集膚深度也隨之而改變,在某些應用場合如表面淬火等,集膚深度的變化對熱處理效果會產(chǎn)生較大的影響,這在要求嚴格的應用場合中是不允許的。但是由于脈沖頻率調(diào)制方法實現(xiàn)起來非常簡單,故在以下情況中可以考慮使用它: 1)如果負載對工作頻率范圍沒有嚴格限制,這時頻率必須跟蹤,但相位差可以存在而不處于諧振工作狀態(tài)。 2)如果負載的Q值較高,或者功率調(diào)節(jié)范圍不是很大,則較小的頻率偏差就可以達到調(diào)功的要求。 3.3脈沖密度調(diào)制(PDM)方法 脈沖密度調(diào)制方法就是通過控制脈沖密度,實際上就是控制向負載饋送能量的時間來控制輸出功率。其控制原理如圖2所示。 這種控制方法的基本思路是:假設總共有N個調(diào)功單位,在其中M個調(diào)功單位里逆變器向負載輸出功率;而剩下的N-M個單位內(nèi)逆變器停止工作,負載能量以自然振蕩形式逐漸衰減。輸出的脈沖密度為M/N,這樣輸出功率就跟脈沖密度聯(lián)系起來了。因此通過改變脈沖密度就可改變輸出功率。 脈沖密度調(diào)制方法的主要優(yōu)點是:輸出頻率基本不變,開關損耗相對較小,易于實現(xiàn)數(shù)字化控制,比較適合于開環(huán)工作場合。 脈沖密度調(diào)制方法的主要缺點是:逆變器輸出功率的頻率不完全等于負載的自然諧振頻率,在需要功率閉環(huán)的場合中,工作穩(wěn)定性較差。由于每次從自然衰減振蕩狀態(tài)恢復到輸出功率狀態(tài)時要重新鎖定工作頻率,這時系統(tǒng)可能會失控。因此在功率閉環(huán)或者溫度閉環(huán)的場合,工作的穩(wěn)定性不好。其另一個缺點就是功率調(diào)節(jié)特性不理想,呈有級調(diào)功方式。 3.4諧振脈沖寬度調(diào)制(PWM)方法 在圖3中,諧振脈沖寬度調(diào)制是通過改變兩對開關管的驅(qū)動信號之間的相位差來改變輸出電壓值以達到調(diào)節(jié)功率的目的。即在控制電路中使原來同相的兩個橋臂開關(S1,S2)、(S3,S4)的驅(qū)動信號之間錯開一個相位角,使得輸出的正負交替電壓之間插入一個零電壓值,這樣只要改變相位角就可以改變輸出電壓的有效值,最終達到調(diào)節(jié)輸出功率的目的。 這種控制方法的優(yōu)點是電源始終工作在諧振狀態(tài),功率因數(shù)高。但存在反并聯(lián)二極管的反向恢復問題、小負載問題、軟開關實現(xiàn)問題。 4脈寬加頻率調(diào)制方法 針對上述控制方法的優(yōu)缺點,一些復合型控制方法的研究日益引起重視,脈寬加頻率調(diào)制方法就是一種較好的控制方法。 在一般的逆變器中,常用的移相PWM方法的工作頻率是固定的,不需考慮負載在不同工作頻率下的特性。而在串聯(lián)諧振感應加熱電源中使用移相PWM方法時,則要求其工作頻率必須始終跟蹤負載的諧振頻率,通常使某一橋臂的驅(qū)動脈沖信號與輸出電流的相位保持一致,而另外一個橋臂的驅(qū)動脈沖信號與輸出電流的相位則可以調(diào)節(jié)。圖4和圖5中,S1和S4驅(qū)動信號互補,S2和S3驅(qū)動脈沖信號互補,S1驅(qū)動信號相位與負載電流的相位保持相同,而S3的驅(qū)動脈沖與S1的驅(qū)動脈沖信號之間的相位差β在0°~180°范圍內(nèi)可調(diào),調(diào)節(jié)β就可以調(diào)節(jié)輸出電壓的占空比,即調(diào)節(jié)輸出功率。 根據(jù)輸出電壓和輸出電流的不同相位關系,有2
4.1升頻式 在圖4中,為保證滯后臂(S1,S4)觸發(fā)信號前沿同電流信號同相,角頻率須根據(jù)移相角β的大小改變。即在通過調(diào)節(jié)移相角β調(diào)節(jié)功率的同時改變頻率f。在β調(diào)節(jié)過程中,在增大輸出脈沖寬度的同時,將引起輸出電壓相對于輸出電流的相位不斷減小并滯后于輸出電流,這說明輸出頻率也在不斷升高,因此稱這種調(diào)制方式為升頻式PWM。這時S1、S4管各導通180°,已經(jīng)實現(xiàn)ZCS。超前臂S2,S3在大電流下開通,D2,D3在大電流下關斷因而有反向恢服。通過在S2、S3臂上串聯(lián)電感也可實現(xiàn)ZCS。,這種方法適用于有關斷尾部電流、關斷損耗占主導的雙極型器件,如IGBT,SIT,MCT等。同時應注意電路布局減小分布電感,以減小二極管反向恢復帶來的電壓尖峰。角頻率為ω0= 輸出功率為P=cos4 4.2降頻式 在圖5中,調(diào)節(jié)β在增大輸出脈沖寬度的同時,將引起輸出電壓相對于輸出電流的相位不斷減小,使相位差減小,這說明輸出頻率在不斷降低,因此稱這種方式為降頻式PWM。 在這種方式下,二極管D2,D3均自然過零關斷,D1,D4不導通,沒有二極管反向恢復所帶來的問題。S1、S4在零電流下開關(ZCS),S2、S3在大電流下關斷。通過在S2、S3上并聯(lián)電容即可實現(xiàn)ZVS。這種方法適和高頻電源和內(nèi)建反并聯(lián)二極管反向恢復問題比較嚴重的器件,如MOSFET等??杀苊舛O管反向恢復所帶來的電流尖峰和器件的損耗增加。 為保證超前臂觸發(fā)信號前沿同電流信號同相,角頻率為ω0= 輸出功率為P=cos4 由以上分析可知,無論是升頻式PWM,還是降頻式PWM,兩者有一個共同的特點,即在調(diào)節(jié)輸出電壓脈寬的同時,也改變了負載的工作頻率。故稱之為脈寬加頻率調(diào)制方法。 5結(jié)語 本文較詳細地討論了常用的串聯(lián)諧振單相全橋逆變器的功率和頻率控制方法,以及各種方法的優(yōu)缺點,同時對脈寬加頻率調(diào)制的方法進行了較深入的討論,設計者可以根據(jù)負載的不同要求及不同的應用場合采用不同的控制方法。 參考文獻 [1]鮑建宇,徐偉,張仲超.軟開關相移PWM感應加熱技術 的研究[J].電力電子技術,2000,(6). [2]王立喬,黃玉水,王長永,張仲超.基于新型移相控制的 感應加熱電源的研究[J].電力電子技術,2001,(1). [3]袁俊國,于非,吳兆麟.移相式高頻感應加熱裝置的研 究[J].電力電子技術,1999,(6). [4]SatoshiNagai,MasakazuMichihira,andMutsuoNakaoka. Newphase?shiftedsoftswitchingPWMhighfrequencyseriesresonantinverterstopologiesandtheirpracticalevaluations[C].PowerElectronicsandVariable?SpeedDrives,ConferencePublicationNo.399IEE1994. |
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- 逆變器(200798)
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2021-09-02 07:27:36
關于發(fā)射端串聯(lián)諧振的電流問題
發(fā)射端全橋驅(qū)動的串聯(lián)諧振電路,在沒有負載的情況下,串聯(lián)諧振相當于短路,一般在GND接各電阻,但我看很多電路都只是接1歐一下的電阻,假設5V的輸入,就接1歐電阻,在沒有負載的情況下諧振,電流有5A
2020-03-04 13:38:56
利用LLC串聯(lián)諧振電路的光伏并網(wǎng)逆變器設計方案
摘要:傳統(tǒng)光伏并網(wǎng)逆變器使用工頻變壓器進行隔離,體積大、笨重、成本高、效率低。鑒于此,本文提出了一種利用半橋LLC串聯(lián)諧振電路進行隔離的光伏并網(wǎng)逆變器設計方案,該設計方案分析了兩級式光伏并網(wǎng)
2018-09-29 17:05:13
變頻串聯(lián)諧振裝置的用途
。串聯(lián)諧振適用于大型變壓器和發(fā)電機組的工頻耐壓試驗和電力變壓器的感應耐壓試驗。串聯(lián)諧振是利用串聯(lián)諧振原理來調(diào)節(jié)逆變器控制器的輸出頻率,使回路L和C串聯(lián)諧振,將串聯(lián)諧振電壓加到測試電壓上。串聯(lián)諧振適用于
2018-10-09 10:12:29
多單元串聯(lián)大功率逆變電源的控制方法與工作原理
三單元串聯(lián)逆變器PWM波形 3 多單元串聯(lián)大功率逆變電源控制系統(tǒng)的仿真研究 根據(jù)上述所采用的控制方法,同時考慮到逆變器的三相控制方式完全相同,因此我們對單相的控制方法,用OrCAD/PSpice
2018-09-26 14:29:31
如何對單相橋式全控整流電路進行matlab仿真?
信息科學 民營科技2016年7期 66 基于Matlab的單相橋式全控整流電路的仿真研究 魏立明邢文白 (吉林建筑大學電氣與計算機學院,吉林長春13m18) 摘要:單相橋式全控整流電路在電力電子中有
2021-07-07 06:19:55
如何對移相全橋諧振ZVS變換器進行測試?
ZVS-PWM諧振電路拓撲的電路原理和各工作模態(tài)分析200W移相全橋諧振ZVS變換器關鍵參數(shù)設計如何對200W移相全橋諧振ZVS變換器進行測試?
2021-04-22 06:25:56
數(shù)字控制的C2000太陽能DC/AC單相逆變器設計
描述此設計是由數(shù)字控制的并網(wǎng)單相全橋直流/交流逆變器級,適用于中央式或串式太陽能逆變器。它是 TI Design TIDM-SOLAR-DCDC(具有最大功率點跟蹤 (MPPT) 的前端直流/直流
2018-12-04 14:15:07
晶閘管與單相橋式全控整流電路
觸發(fā)脈沖。 最簡單的單脈沖晶閘管相控整流電路如圖1.2所示,控制觸發(fā)脈沖施加的時間就可以控制輸出電壓。2.單相橋式全控整流電路單相橋式全控整流電路的原理和以及在阻性負載情況下的...
2021-09-16 08:05:54
求PWM電壓型單相全橋逆變電路設計!
PWM電壓型單相全橋逆變器的設計一、任務:(1) 設計主回路、驅(qū)動電路、緩沖電路、過壓過流保護電路以及電壓檢測電路;(2)制作主回路、驅(qū)動電路、緩沖電路;(3)制作輔助電源(4)調(diào)試及數(shù)據(jù)分析二
2019-07-16 04:35:52
電壓型全橋逆變器??
想要設計48V的3KW的全橋逆變器,功率管應該如何選型?比如每個橋臂的管子需要安裝幾個?經(jīng)過管子的電流應該是怎么計算的,有沒有什么公式??謝謝
2015-04-20 10:34:14
電壓型單相全橋逆變電路的工作原理是什么?有何特性?
基于Matlab/Simulink 的電壓型單相全橋逆變電路【摘要】學習電壓型單相全橋逆變電路的工作原理,了解單電壓型相全橋電路的工作特性。直流、交流電功率變換稱為逆變,了解直流、交流電功率交換
2021-07-08 09:10:06
電源技術_采用電感電流內(nèi)環(huán)的單相逆變器設計
,本文采用以濾波電感電流作為內(nèi)環(huán)反饋的控制方案?! ? 逆變器系統(tǒng)模型 圖1所示為單相全橋逆變電源的主電路原理圖。圖中,Ud是逆變橋直流輸入電壓。L是輸出濾波電感,C是輸出濾波電容,r是輸出電感、死區(qū)
2012-03-14 10:19:23
論文分享《LLC詳談細談-新型LLC自驅(qū)動半橋諧振變換器研究》
=oxh_wx3、【周啟全老師】開關電源全集http://t.elecfans.com/topic/130.html?elecfans_trackid=oxh_wx 論文分享《LLC詳談細談-新型LLC自驅(qū)動半橋諧振變換器研究》資料來自網(wǎng)絡
2019-07-02 21:43:00
請問一下串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振的區(qū)別是什么?
γ)較長。串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振區(qū)別4并聯(lián)逆變器在換流時,晶閘管是在全電流運行中被強迫關斷的,電流被迫降至零以后還需加一段反壓時間,因而關斷時間較長。相比之下,串聯(lián)逆變器更適宜于在工作頻率較高的感應加熱裝置中使
2018-06-08 10:30:08
請問一下串聯(lián)諧振逆變電路如何用移相全橋控制實現(xiàn)軟開...
本帖最后由 gk320830 于 2015-3-8 19:01 編輯
請問一下串聯(lián)諧振逆變電路如何用移相全橋控制實現(xiàn)軟開關呢
2013-01-09 18:45:00
資料分享:LLC 諧振變換器的研究
1.4.2 移相全橋變換器與 LLC 比較存在的缺陷 1.5 本課題研究的內(nèi)容 第二章 LLC 諧振變換器的工作原理和主要波形 2.1 主電路結(jié)構 2.2 LLC 諧振變換器的工作原理和主要波形
2019-09-28 20:36:43
高頻串聯(lián)諧振型逆變器的復合控制策略
分析了目前普遍應用的串聯(lián)型逆變器控制方法在實現(xiàn)逆變器工作狀態(tài)控制時的優(yōu)缺點,提出了一種按負載電流擾動大小實現(xiàn)相位補償?shù)膹秃?b class="flag-6" style="color: red">控制策略,實現(xiàn)了定角控制,進行了建模
2009-04-06 11:58:3546
基于LabVIEW的LRC串聯(lián)電路諧振特性的研究
基于LabVIEW的LRC串聯(lián)電路諧振特性的研究
應用LabVIEW8.2 軟件進行LRC 串聯(lián)電路諧振特性的研究,介紹了虛擬實驗系統(tǒng)的組成以及應用系統(tǒng)進行實驗仿真的方法,并
2010-03-30 15:44:2363
一種串聯(lián)諧振逆變器控制方法的探討
一種串聯(lián)諧振逆變器控制方法的探討
0 引言
本文分析了移相PWM控制串聯(lián)諧振逆變器的實現(xiàn)。通過改變移相角來調(diào)節(jié)傳送給負載的功率
2009-07-04 11:33:21781
高頻串聯(lián)逆變器諧振極電容緩沖電路的研究
高頻串聯(lián)逆變器諧振極電容緩沖電路的研究
摘要:探討了一種適合MHz級高頻逆變器的無損諧振極電容緩沖器。詳細分析了逆
2009-07-06 13:42:391320
負載串聯(lián)諧振逆變器的逆變控制策略
負載串聯(lián)諧振逆變器的逆變控制策略
摘要:負載串聯(lián)諧振和負載并聯(lián)諧振是常見的感應加熱方式,前者由于具有一系列良好的特性已
2009-07-11 10:14:001268
基于分時一相位控制串聯(lián)諧振逆變器的研究
基于分時一相位控制串聯(lián)諧振逆變器的研究
0 引 言 感應加熱電源利用電磁感應原理,通過感應線圈在被加熱的工件中產(chǎn)生渦流,對工件進行加熱。感
2009-11-18 15:56:09650
諧振型軟開關逆變器控制信號補償研究
針對諧振型逆變器輸出電壓波形畸變及開關管發(fā)燙的問題,分析了逆變器的拓撲結(jié)構及軟開關控制原理,推導了并聯(lián)諧振的頻率響應特性,分析了波形過零點畸變的原因是由于芯片響應
2011-09-22 16:33:0641
串聯(lián)諧振逆變器的控制方法詳解
隨著可自關斷電力電子器件的發(fā)展,串聯(lián)諧振逆變電路獲得越來越多的應用,各種適合于串聯(lián)諧振逆變電路的控制方法不斷出現(xiàn)。本文對常用的調(diào)幅控制、脈沖頻率調(diào)制、脈沖密度調(diào)制以及諧振脈沖寬度調(diào)制等控制方法進行了
2017-11-02 10:40:3418
改進型PI控制級聯(lián)單相光伏逆變器
逆變器數(shù)學模型,介紹了逆變器參數(shù)計算方法,針對傳統(tǒng)PI控制的不足,改進了PI控制,此控制方法可實時對參數(shù)合理動態(tài)調(diào)整,降低了諧波,提高了電能質(zhì)量。在Simulink環(huán)境中搭建級聯(lián)單相光伏逆變器模型,基于傳統(tǒng)PI控制和改進型PI控制進行了仿
2017-11-11 17:03:4226
串聯(lián)諧振單相全橋逆變器的控制方法解析
討論了幾種常用的串聯(lián)諧振單相全橋逆變器的功率和頻率控制方法,比較了各種方法的優(yōu)缺點,同時對脈寬加頻率調(diào)制的方法進行了較深入的討論。 引言 隨著可自關斷電力電子器件的發(fā)展,串聯(lián)諧振逆變電路獲得越來越多
2017-11-16 15:41:5914
串聯(lián)諧振CCPS諧振參數(shù)設計方法研究
軟開關串聯(lián)諧振電容器拓撲因其在較寬的電壓范圍內(nèi)具有平均充電電流恒定和抗短路能力強的特點而用于對高壓電容器充電。但開關頻率固定的串聯(lián)諧振充電電源的恒流特性因直流母線電壓的波動和高壓變壓器以及整流單元
2017-12-14 16:27:402
單相光伏并網(wǎng)逆變器的無差拍控制研究資料pdf下載
和參考電流的獲取方法,并將無差拍電流控制應用于單相并網(wǎng)逆變器控制中。
MATLAB軟件仿真表明,無差拍控制方法控制策略簡單、有效,使用該控制方法的系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)態(tài)
和動態(tài)特性,并網(wǎng)電流波形好
2018-04-09 10:28:5222
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